[BR] Grupo brasileiro de construção de simuladores solved with post #23295

[adrianovrm]

Fala galera, o vampiro aqui já está começando a sentir gosto de sangue... vim deixar algumas fotos dos meus motores montados na cantoneira de ferro com as uniboll e barras de ferro já preparadas para montagem e também da junta de direção, vulga cruzeta, já soldada nas bases, para dar idéia para a galera, olha ai Zeca, veja se é mais ou menos como a idéia daquele ppt que vc me mandou ? hj a noite vou parafusar nas bases e bato mais fotos para o meu diário de construção DIY sim.de. Seguem as fotos anexas.

[adrianovrm]

Dá para notar que ainda não tem o bendito potenciometro no eixo, pois é ! Vou montar e tentar testar com meus sensores óticos, provavelmente, não vai dar tempo fazer tudo.. então vou retornar os motores , estrutura dos motores, no torneiro para inserir um suporte de conexão dos chanfros do motor e do potenciometro, daí vou ter dois "feedbacks" para programar durante o resto da semana... Quando funcionar, vou mandar celebrar uma missa e batizar o projeto... Claro, os viciados aqui do fórum terão , em primeira mão, os vídeos do brinquedo, funcionando ou não !

[zecaEU01]

Parabéns Adriano ficou muito legal os suportes dos motores e o braço que vc está usando para encaixar o unibol, ficou também muito bom melhor que a bucha que te falei, uma sugestão vc pode usar o rasgo do eixo do motor para fazer um encaixe para o potenciômetro.

Parabéns novamente

zeca

[adrianovrm]

Obrigado Zeca, Espero terminar logo, mais uma semana ou duas de programação e ajustes finos, é o que dá mais trabalho, o refinamento e sou eu quem vai quebrar a cabeça. Passei , a manhã no torneiro mecânico hj, para deixar os suportes no jeito, com as manivelas que vc elogiou. com os sensores opticos já poderia fazer meu simulador funcionar, mas estão faltando as pontes H de 24 volts, Só tenho duas de 12volts que não vão dar a força total aos motores, ai dá só para fazer uma graça com as pontes H de 12 volts, fazer um vídeo tosco, mas já tá valendo, espero que todos terminem o simulador rapidamente também , para que possamos montar uma liga de corredores do rfactor.

[adrianovrm]

é isto, vou usar o rasgo do motor conectando com o rasgo do pot, vou voltar os motres do torneiro na segunda , para fazer isto, j;a deixei os pots lá para ele ir montando a peça de encaixe

[tonquites]

Oi galera,

Há algum tempo, estou querendo postar aqui no nosso grupo, minhas observações sobre as relações de peso do simulador e a força motor adequada neste sistema, isso vai engoba a observação do centro de gravidade e centro de massa como fatores importantes na criação da mecânica do simulador (célula onde irá ficar o piloto), pode ser muito útil, para quem esta projetando a parte mecânica do simulador agora. Estas observações são referentes ao modelo do tipo JoyRider, mas os conceitos podem ser uteis para qualquer modelo.
Venho colhendo de varias fontes a alguns anos, mas como eu disse, são apenas minhas observações, se alguém perceber algum erro ou quiser complementar algo, sinta-se à vontade.

Uma coisa interessante de se observar, é que a quantidade de motores, influencia na forma em que o simulador se move, mas o modelo do simulador é que dita que tipo de motores e o hardware eletrônico que os acionaram; aqui um exemplo de simulador com 6 motores, Red Bull Racing F1 Simulator, numa configuração 6DOF, que permite movimentos em X,Y e Z, nesta configuração do simulador, os motores tem força suficiente para movimentar a plataforma independente de seu centro de gravidade, para isso depende de sistemas pneumáticos ou hidráulicos muito fortes, aqui mais um 6DOF bem interessante e por fim um 4DOF, também muito bom, com movimentos em X,Y e Z construído com atuadores que são geralmente caros, e este é um grave problema, o custo de equipamentos potentes e sua manutenção, principalmente no consumo de energia, os deixam em desvantagem para sistemas caseiros.

O simulador que vamos abordar é um 2DOF do tipo faça em casa, com dois motores, um para o eixo X e outro para o eixo Y, onde tentamos usufruir ao máximo dos fenômenos físicos, para conseguir conceber um simulador leve, de baixo custo de construção e de baixo consumo de energia, com isso, deixamos o eixo Z de fora, mas sua ausência, apesar de empobrecer o feedback(resposta) do simulador, não diminuí a diversão. Aqui está o exemplo do simulador feito pelo Thanos, o primeiro que eu tenho noticia, que adaptou o modelo JoyRider do uso aeronáutico para o automobilismo. Finalizando os exemplos, ainda temos, o JoyRider construído pelos irmãos Luis e Gabriel Sffair, primeiro modelo, e aqui, o próximo passo, uma impressionante evolução do Joyrider para um simulador 360º, todos estão de parabéns.

Construção mecânica

No caso do nosso estudo, o que importa para construção do simulador, é a economia e podemos conseguir isso fazendo a plataforma o mais leve possível, isso diminuirá os custos com material bem como o uso de um motor de menor potencia usado para os movimentos, reduzindo o consumo de energia e o hardware para o acionamento dos motores. Apesar de apenas 2 eixos, ele dá um feedback(retorno) muito bom, em X nas forças G laterais e em Y na aceleração e frenagem.

Em resumo, este modelo de nosso estudo se resume em dois suportes e uma base, a base sustenta o eixo X que por sua vez sustenta Y.

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X em vermelho e Y em verde.

Este modelo do tipo JoyRider, tem características muito interessantes e pode ser construído com vários matérias, PVC, como os já exemplificados, também em ligas de ferros e alumínio, as ligas metálicas tem a vantagem de não rangerem apesar de agregarem mais peso a estrutura.

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Suporte Y sustenta o cockpit; banco, volante, pedaleira e monitor.

O atributo mais interessaste deste simulador, é a forma que ele ilude os sentidos. Dentro do ouvido interno, temos uma bolsa cheia de liquido, que junto com a visão, são responsáveis pelo equilíbrio. Este liquido, é equivalente a um prumo, e o truque esta justamente em não alterar a posição do liquido que permanece parado no simulador, mas girando e rotacionado a cabeça em eixos, muda se a posição do próprio ouvido interno, criando a sensação equivalente do real. Num carro de verdade é ao contrario, a cabeça (ouvido interno) permanece na mesma posição, mas as forças centrípetas jogam o liquido do ouvido interno de um lado para o outro. Com o corpo inclinado para um lado, a própria gravidade simula a força centrípeta, que cria a força G, como ocorreria em um carro de corrida de verdade.

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Aceleração

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Frenagem

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Forças G simuladas quando se vira para esquerda.

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Forças G simuladas quando se vira para direita.

As variáveis de peso da plataforma e torque do motor, que é força que o motor aplica em seu eixo de movimento, são fundamentais para se ter um simulador com movimentos legais.

Mas e o que é um simulador com movimentos legais? Um bom movimento depende da rapidez de respostas dos vários itens que compõem o simulador, software, eletrônica e mecânica, assim, espera-se o menor tempo de resposta possível do simulador à uma ação, por exemplo, quando se pisa no freio, quanto mais rápido o simulador executar o movimento, melhor. Nosso objetivo é analisar somente a parte mecânica neste tópico, as partes de software, eletrônica são irrelevantes por agora.

Cento de gravidade

Para movimentos de um sistema desequilibrado, precisaríamos de motores muito fortes, como os motores usados de forma econômica são relativamente fracos, temos que usar de alguns artifícios mecânicos para faze-los trabalhar com grande massa, para isso vamos usar a física.

Vamos considerar o simulador como uma balança, onde há um suporte (Barra) e um eixo que a liga a base, sendo o suporte movido por um motor.

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Simulador como uma balança.

Observem o suporte(Barra) em vermelho, vamos supor que tem uma massa X e multiplicado pela gravidade tem um peso de 10X. Como é uma barra simétrica, seu centro de gravidade coincide com o eixo que o liga a base. Este é o truque num simulador deste tipo, como o centro de gravidade esta apoiado no eixo o motor trabalhará apenas com a inercia da massa do simulador. Então num simulador equilibrado, de cara já podemos cortar os 10X de peso. Quando a massa, veremos isso mais para frente.

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Centro de gravidade é um único ponto teórico em um objeto, onde é exercida toda força gravitacional. Apoiar este ponto neutraliza o peso do sistema(Barra), já que peso é massa x aceleração gravitacional.

Colocaremos agora dois objetos em nosso sistema(barra), as duas caixas tem pesos iguais ficando equilibrada sem pender nem para um lado nem para outro, mas desestabiliza o sistema devido as posições das caixas.

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Todo objeto tem um centro de gravida especifico.

Mas mesmo com pesos iguais o sistema se desestabiliza devido a posição da resultante dos centros de gravidade.

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O somatório dos centros de gravidade resulta em um centro de gravidade para os 3 objetos; Barra e 2 caixas.

Esta resultante dos centros de gravidade cria um momento, que agora, o motor tem que superar junto a inercia da massa.

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"Em Mecânica, o momento de inércia mede a dificuldade em se alterar o estado de movimento de um corpo em rotação" wikipédia

A dica então é alterar o suporte para que ele comporte caixas de forma que seus centros de gravidade coincidam com o centro de gravidade do sistema(Barra), isso já havia sido conseguido na horizontal, agora também na vertical .

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Baseados no sistema equilibrado, com momento igual a zero, desenvolvi um estudo para comparação de sistemas com pesos e massas diferentes, nesta tabela, fica mais claro compreender quais são as interações físicas entre as forças:

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A coluna 1 é a tabela de referencia com três pesos para o sistema, interessante notar que, como esta em equilíbrio e sustentado pelo eixo/base, todo peso é transferido para o chão. O peso A (pA) de um lado é sempre igual ao peso B (pB) do outro.

A coluna 2 aborda um importante aspecto de um simulador que é a aceleração que o motor consegui operar no sistema. Utilizando a formula F=m*a (Força igual a massa vezes aceleração), podemos notar, como a aceleração exercida pelo motor, diminui a medida que a massa aumenta, para isso, usamos a força constante de um motor com valor 12.

A coluna 3 apenas mostra, como já foi dito, que com um sistema em equilíbrio de forças, o esforço feito pelo motor será constante pois os dois lados do sistema, sendo iguais, se anulam mutuamente. "Por definição, o momento de inércia J de uma partícula de massa m e que gira em torno de um eixo, a uma distância r dele, é; J=mr2" wikipedia.

Motor
Os motores deste estudo tem torque nominal de 10N/m, o torque é medido em Newton por metro, isso é a força que o motor consegue gerar em seu eixo, num exemplo bem rústico, se vc tem um motor com torque de 10N/m, para sentir sua força, equivale a segurar a ponta um cabo de vassoura de 1 metro colocando na outra ponta um peso de 1Kg , lembrando que convertendo N em Kg temos mais ou menos 1Kg para 10N.

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Diminuindo o tamanho do cabo da vassoura, podemos calcular a nova força exercida pelo motor usando a teoria da alavanca, usando uma regra de três simples, mas tome cuidado, pois esta regra de três é inversamente proporcional, por exemplo, um cabo de vassoura de 10 cm , temos que para força de 10N uma distancia de 100 cm e X para uma distancia de 10 cm, então seria 10X/1000, assim temos uma nova força de 100N ou 10kg.

Relações de Aceleração potência e direção no simulador

Por ultimo, vamos analisar as relações de aceleração no movimento do sistema executadas pelo motor e suas potencias dissipadas.

Começamos com o sistema estático e o motor aplicando potência no sistema, o peso esta sendo sustentado pela base, que o transferi para o chão, a massa esta em equilíbrio, mas assim que começa a receber potencia do motor, o sistema se acelera, desequilibra e gira no sentido anti-horário.

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O motor que vencer a inercia para movimentar o sistema.

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Aceleração aumenta exponencialmente enquanto a potencia do motor é constante.

Quando o motor muda de direção, ele tem que vencer a inercia gerada por ele para movimentar o sistema, e só depois, pode começar a girar o sistema no sentido oposto. Esta carga a mais, faz com que o motor, precise de duas vezes ou mais, que a potencia que ele usou para mover o sistema até que a aceleração volte novamente a zero.

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Aceleração é reduzida por freio motor enquanto a potencia do motor é dobrada.

Novamente acelerando o sistema, agora no sentido horário.

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Aceleração aumenta exponencialmente enquanto a potencia do motor é constante.

Neste ponto o sistema atinge aceleração máxima.

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Sofrendo a frenagem do motor novamente

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Aceleração é reduzida por freio motor enquanto a potencia do motor é dobrada.

Novamente acelerando o sistema, agora no sentido anti-horário.

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Para novamente neste ponto o sistema atinge aceleração máxima.

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Continuando este ciclo indefinidamente...

Espero que este estudo possa ser útil na criação das partes mecanicas.

Tudo isso não é uma coisa fechada, a criatividade sempre é a melhor das ferramentas, com ela ainda vamos ver projeto muito bons, o negocio é continuar tentando e tentando.

Abraço a todos

[zecaEU01]

Boa Noite a Todos

Meus parabéns Everton realmente uma aula, faz o meu ser brinquedinho de criança parabéns novamente

Abraços
ZECA

[adrianovrm]

O cara é bom mesmo, estou quase mudando meu projrto para um joyrider...

[tonquites]

Olá Zeca e Adriano, agradeço as gentilezas e elogios, mas neste estudo, só descrevi algumas observações e constatações, o mérito é todo do desenvolvedor do Joyrider que nos levou a esta abordagem e do Thanos, que o adaptou para um simulador automobilístico.

Como eu já disse, o importante neste estudo é mostrar como um parâmetro simples, que é o equilíbrio, pode fazer uma grande economia na construção e manutenção de nossos simuladores, mesmo simuladores, não usando o principio da balança simples do Joyrider e optando por balanças mais complexas, ainda é possível de se conseguir este equilíbrio no projeto, gosto muito deste projeto aqui, este exemplo postado pelo motiondave ilustra bem isso, notem onde o braço do motor se liga ao banco, esta ligação não é aleatória, tem por finalidade aproveitar o ponto de equilíbrio usando o centro de gravidade do sistema banco/piloto.

É certo que, manter o equilíbrio como foco principal do projeto, enquanto o concebe, não é fácil, mas os resultados são compensadores. E foi por isso que resolvi escrever este estudo, pois antes mesmo de desenvolver o meu simulador inspirado do modelo Joyrider, corri atras da sua física, do que estava por trás de sua dinâmica, isso, por ter muito medo de que o meu iria falhar por causa do seu grande peso devido a substituição do pvc por alumínio e outra peças de metal mais resistente, só de alumínio eu usei 50kg e para minha grata surpresa, depois de ter terminado a base e colocado o quadro, nos primeiros testes, apesar de ser bem pesado, isso não influenciou na leveza da movimentação do sistema.

Tentei abordar os sistema de uma forma geral, mas como vejo que teve boa aceitação, vou começar a pensar num texto que aprofunde no modelo tipo Joyrider, com alguns cálculos importares para o equilíbrio da parte interna, mas isso, só se caso alguém se interesse em criar um simulador inspirado, como o meu, no Joyrider. Caso o entusiasta opte por construir o Joyrider original, estes cálculos também nem são necessários, pois o original, já vem pronto, hehehe.

Zeca, vamos que vamos cara!!! Eu sonho com este simulador a mais de 4 anos, este ano, se Deus quiser, ele vira realidade, ai vamos poder fazer nossos corridões virtuais, e não vai ter desculpa de que é preferível ser um bom mecânico do que ser um piloto tartaruga, pois o importante não é com o que se correr, mas sim com quem se corre. Ente amigos, o primeiro ou o ultimo colocado tem o mesmo valor, o que importa é a diversão, hehehe.
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Abraço a todos

[adrianovrm]

Bom Dia !

Estou dentro destas corridas, termino o meu até metade de março ou começo de abril